방사성 탄소 연대측정법

Radiocarbon dating
Carbon dating

개요

방사성 탄소를 이용한 연대측정법이다. 동위원소 연대측정법의 한 가지이다. 방법을 개발한 미국의 화학자 윌러드 리비는 이것으로 1960년 노벨화학상을 수상했다.

자연에서 탄소는 세 가지 동위원소 형태로 존재하는데, 그 중 약 99%로 압도적인 비율을 차지하는 탄소-12와 나머지의 대부분을 차지하는 탄소-13은 안정적인 동위원소이다. 하지만 다른 하나인 탄소-14는 약 5730년의 반감기를 지닌 방사성 원소이며, 탄소-14를 방사성 탄소(radiocarbon)이라고 부른다. 이러한 방사성 탄소는 시간이 지나면서 질소로 붕괴되어 사라지겠지만, 사실 대기 내에서 우주선#s-2이 질소에 부딪히며 꾸준히 생겨나기 때문에, 실제로 탄소-14의 비율은 대체로 일정하게 유지되어 온 것으로 알려져 있다.

위의 이유로 인해서 광합성 등을 통해 대기와 탄소를 꾸준히 교환하는 유기물 내에 존재하는 탄소 중에서 탄소-14의 비율은 유기물이 살아있는 동안은 일정하게 유지된다. 하지만 유기물이 죽음으로 인해서 더 이상의 탄소 교환을 하지 않게 되면, 그 이후로는 안정적인 탄소의 수는 유지되지만 탄소-14는 방사성 붕괴를 거치면서 수가 감소하기 때문에 탄소 중에서 탄소-14가 차지하는 비율이 지속적으로 감소하게 된다. 이러한 사실을 이용하면, 포함되어 있는 탄소 중에서 탄소-14의 비율을 이용해 역으로 그 물체가 언제 죽었는지 역산할 수 있을 것이다.

당연하게도 나무 조각과 같이 유기물이거나 유기물의 흔적이 남아있는 대상에 대해서만 연대를 측정할 수 있다. 또한, 오염이 되면 연대를 측정하는 데에 상당한 오차를 불러일으키고, 지나치게 오래된 대상에는 탄소-14의 수가 상당히 적기 때문에 측정하기도 어렵고 정밀도도 떨어지게 된다. 게다가 대기의 탄소 중에서 탄소-14가 차지하는 비율이 일정하다는 가정하에 성립하는 것이지만, 실제로는 약간의 변화는 있다는 것 역시도 오차를 일으키는 요인이다.